(57)【要約】【課題】本発明は、スロットルバルブ診断装置に関し、スロットルバルブの動作状態を的確に把握した上でハンチングを未然に防止できると共に、ハンチングが発生した場合にその解消を図るための対処を適切に実施できるスロットルバルブ診断装置を提供することを目的とする。【解決手段】スロットルバルブへの指示電圧及び開度センサからのセンサ電圧からなる過去のデータを２つのクラスタに分類し、分類されたデータ間の境界条件を特定すると共に、所定時刻における該過去のデータと、該時刻よりも１ステップ先のセンサ電圧との間で成立する関係をＡＲＸモデルとして特定する。境界条件及びＡＲＸモデルから１ステップ先のセンサ電圧を推定し、スロットルバルブのハンチングの成否を判定する。ハンチングがあると判定された場合には、所定の方向条件を満たすデータを構成する指示電圧をスロットルバルブに入力する。【選択図】図１
2010190202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開度制御の際にスロットルバルブに入力される指示電圧及びスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧の過去のデータが従う基準開度若しくはそれよりも開いた開状態に対応した第１確率分布の未知パラメータ及び前記基準開度若しくはそれよりも閉じた閉状態に対応した第２確率分布の未知パラメータを、これらのデータに基づいて最尤推定法により推定し、推定した未知パラメータにより前記第１確率分布及び前記第２確率分布を特定する確率分布特定手段と、
特定後の前記第１確率分布及び前記第２確率分布に基づいて、前記過去のデータの各々が前記開状態のデータであるか、或いは前記閉状態のデータであるかの判定を行い、夫々開状態クラスタ及び閉状態クラスタに分類するデータ分類手段と、
前記開状態と前記閉状態との境界で成立する境界条件の未知パラメータを、前記過去のデータに基づいて推定し、推定した未知パラメータにより前記境界条件を特定する境界条件特定手段と、
所定の時刻においてスロットルバルブに入力される指示電圧及びスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータと、前記所定の時刻よりも１ステップ先の時刻においてスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータとの間に成立する関係の未知パラメータを、前記開状態クラスタのデータに基づいて推定し、推定した未知パラメータにより前記関係をスロットルバルブの開状態に対応した第１規則として特定する第１規則特定手段と、
所定の時刻においてスロットルバルブに入力される指示電圧及びスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータと、前記所定の時刻よりも１ステップ先の時刻においてスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータとの間に成立する関係の未知パラメータを、前記閉状態クラスタのデータに基づいて推定し、推定した未知パラメータにより前記関係をスロットルバルブの閉状態に対応した第２規則として特定する第２規則特定手段と、
特定した前記境界条件にスロットルバルブに入力される指示電圧及びスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータの現在値を含むデータを適用して、前記現在値を含むデータが前記開状態に区分されるか、或いは前記閉状態に区分されるかを推定する区分推定手段と、
前記第１規則又は前記第２規則に前記現在値を含むデータを適用して前記スロットル開度センサから出力される１ステップ先のセンサ電圧を推定するセンサ電圧推定手段と、
前記開状態と前記閉状態との境界から、１ステップ先にスロットルバルブに入力される指示電圧及び前記１ステップ先のセンサ電圧を含むデータがどの程度離れているかを示す距離を演算する距離演算手段と、
前記距離に基づいて、スロットルバルブに対する所定のハンチング条件の成否を判定するハンチング条件判定手段と、
前記ハンチング条件が成立した場合に、前記区分推定手段により推定した状態に対応するクラスタのデータを選択するデータ選択手段と、
選択したデータを時間微分した時間微分データの方向が、前記開状態と前記閉状態との境界に対して離れる向きにあるか否かに関する所定の方向条件の成否を判定する方向条件判定手段と、
前記方向条件が成立した場合に、前記データ選択手段により選択したデータを構成する指示電圧のデータを、スロットルバルブに入力する１ステップ先の指示電圧として決定する指示電圧決定手段と、
を備えることを特徴とするスロットルバルブ診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スロットルバルブ診断装置に関し、特に、スロットルバルブの開閉状態に対応した規則等を利用して、スロットルバルブのハンチング判定を行うスロットルバルブ診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、目標吸入空気量となるようなスロットルバルブ開度を設定する手段を備えた制御装置が開示されている。この設定手段は、機関定常運転時に、所定のモデルから算出した目標吸入空気量が一定量に保持されると仮定し、その一定量とするためのスロットルバルブ開度を最終的な開度として決定するものである。したがって、上記制御装置によれば、機関定常運転時にスロットルバルブ開度が一定値に保持されることから、スロットル開度が大きな振幅で振動するいわゆるハンチングの発生を未然に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５２８４８号公報
【特許文献２】特開２００３−２４８５０１号公報
【特許文献３】特開２００８−２８０９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スロットルバルブのハンチングは、その発生を未然に防止できるだけでなく、スロットルバルブの動作状態を的確に把握した上で未然に防止できることが望ましい。このため、例えば、スロットルバルブの動作状態からハンチングの発生可能性を推定等できることが望ましい。しかしながら、上述した特許文献１の制御装置は、定常運転時にスロットルバルブの開度を一定値に制御するものである。したがって、定常運転時といえども、ハンチングが起きにくい制御領域においてスロットルバルブの動作を拘束的に制御してしまう。このように、特許文献１の制御装置は、スロットルバルブの動作状態を考慮していないことから、ハンチング発生を的確に防止するものではなかった。
【０００５】
また、ハンチングが発生した場合には、その解消を図るための対処が適切に施されることが望ましい。またさらに、この対処を適切に施すためには、ハンチング発生を適切に検知できることが望ましい。この点において、上述した特許文献１の制御装置は、ハンチング発生を検知するものではないため、改良の余地が残るものであった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題の少なくとも１つを解決するためになされたもので、スロットルバルブの動作状態を的確に把握した上でハンチングを未然に防止できると共に、ハンチングが発生した場合にその解消を図るための対処を適切に実施できるスロットルバルブ診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、スロットルバルブ診断装置であって、
開度制御の際にスロットルバルブに入力される指示電圧及びスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧の過去のデータが従う基準開度若しくはそれよりも開いた開状態に対応した第１確率分布の未知パラメータ及び前記基準開度若しくはそれよりも閉じた閉状態に対応した第２確率分布の未知パラメータを、これらのデータに基づいて最尤推定法により推定し、推定した未知パラメータにより前記第１確率分布及び前記第２確率分布を特定する確率分布特定手段と、
特定後の前記第１確率分布及び前記第２確率分布に基づいて、前記過去のデータの各々が前記開状態のデータであるか、或いは前記閉状態のデータであるかの判定を行い、夫々開状態クラスタ及び閉状態クラスタに分類するデータ分類手段と、
前記開状態と前記閉状態との境界で成立する境界条件の未知パラメータを、前記過去のデータに基づいて推定し、推定した未知パラメータにより前記境界条件を特定する境界条件特定手段と、
所定の時刻においてスロットルバルブに入力される指示電圧及びスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータと、前記所定の時刻よりも１ステップ先の時刻においてスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータとの間に成立する関係の未知パラメータを、前記開状態クラスタのデータに基づいて推定し、推定した未知パラメータにより前記関係をスロットルバルブの開状態に対応した第１規則として特定する第１規則特定手段と、
所定の時刻においてスロットルバルブに入力される指示電圧及びスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータと、前記所定の時刻よりも１ステップ先の時刻においてスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータとの間に成立する関係の未知パラメータを、前記閉状態クラスタのデータに基づいて推定し、推定した未知パラメータにより前記関係をスロットルバルブの閉状態に対応した第２規則として特定する第２規則特定手段と、
特定した前記境界条件にスロットルバルブに入力される指示電圧及びスロットル開度センサから出力されるセンサ電圧のデータの現在値を含むデータを適用して、前記現在値を含むデータが前記開状態に区分されるか、或いは前記閉状態に区分されるかを推定する区分推定手段と、
前記第１規則又は前記第２規則に前記現在値を含むデータを適用して前記スロットル開度センサから出力される１ステップ先のセンサ電圧を推定するセンサ電圧推定手段と、
前記開状態と前記閉状態との境界から、１ステップ先にスロットルバルブに入力される指示電圧及び前記１ステップ先のセンサ電圧を含むデータがどの程度離れているかを示す距離を演算する距離演算手段と、
前記距離に基づいて、スロットルバルブに対する所定のハンチング条件の成否を判定するハンチング条件判定手段と、
前記ハンチング条件が成立した場合に、前記区分推定手段により推定した状態に対応するクラスタのデータを選択するデータ選択手段と、
選択したデータを時間微分した時間微分データの方向が、前記開状態と前記閉状態との境界に対して離れる向きにあるか否かに関する所定の方向条件の成否を判定する方向条件判定手段と、
前記方向条件が成立した場合に、前記データ選択手段により選択したデータを構成する指示電圧のデータを、スロットルバルブに入力する１ステップ先の指示電圧として決定する指示電圧決定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、スロットルバルブの開状態に対応した第１規則、閉状態に対応した第２規則という２つの規則から、１ステップ先のセンサ電圧を推定できる。したがって、スロットルバルブの動作状態を的確に把握した上で１ステップ先のセンサ電圧を推定できる。
【０００９】
また、第１の発明によれば、開状態と閉状態との境界で成立する境界条件により、指示電圧及びセンサ電圧のデータの現在値を含むデータが開状態、閉状態のどちらに区分されるかを推定することができる。そして、この境界条件による区分と、上述した２つの規則とを組み合わせることで、上記の現在値を含むデータがどちらの状態にあるかで１ステップ先のセンサ電圧を推定する規則を切り替えることが可能となる。したがって、第１の発明によれば、上記の現在値を含むデータがどちらの状態であるかを推定し、１ステップ先のセンサ電圧を高精度に推定することができる。
【００１０】
また、第１の発明によれば、１ステップ先にスロットルバルブに入力される指示電圧及び前記１ステップ先のセンサ電圧を含むデータが、開状態と閉状態との境界からどの程度離れているかを示す距離を演算できる。また、この距離に基づいて、スロットルバルブに対するハンチング条件の成否を判定できる。したがって、スロットルバルブの動作状態を的確に把握した上で、ハンチング発生又はその発生の可能性を的確に検知できる。
【００１１】
また、第１の発明によれば、ハンチング発生又はその発生可能性があると判定された際の状態に対応する過去のデータを選択し、その時間微分データの方向が所定の方向条件を満たすかを判定し、この方向条件を満たすデータを構成するデータを１ステップ先の指示電圧として決定できる。このように決定した指示電圧をスロットルバルブに入力すれば、スロットルバルブを、いずれか一方の状態に強制的に制御できる。したがって、ハンチング発生を解消又はその発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態のスロットルバルブ診断装置の機能ブロック図である。
【図２】実施の形態のハンチング領域回避制御の概念図である。
【図３】実施の形態のハンチング領域回避のためのスロットルバルブ開度制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態において診断の対象となるスロットルバルブは、車両等の移動体の吸気管に配置され、この移動体に備えられる制御装置によってその開度が制御されているものとする。本実施の形態の診断装置は、このような制御装置の一機能として実現される。図１は、この制御装置が、本実施の形態の診断装置として機能した場合の構成をブロック図で示したものである。
【００１４】
図１に示すように、診断装置１０は、システム同定部１２、センサ電圧推定部１４、距離演算部１６、ハンチング領域判定部１８及び指示電圧決定部２０を含む。システム同定部１２は、データクラスタリング部２２、分離超平面推定部２４及びシステムパラメータ推定部２６から構成されている。
【００１５】
システム同定部１２は、スロットルバルブに入力される指示電圧（以下、単に「指示電圧」という。）から、スロットル開度センサから出力されるセンサ電圧（以下、単に「センサ電圧」という。）までの特性を記述する同定式を、スロットルバルブの開度により規定される２つの状態で同定式が切り替わる区分的アフィン自己回帰（Piece-Wise affine Auto-Regressive eXogeneous；ＰＷＡＲＸ）モデルとして同定を行うように構成されている。ここで、２つの状態とは、所定の基準開度を設定したときに、この基準開度よりも開いた状態（開状態）及び閉じた状態（閉状態）のそれぞれを意味するものとする。なお、基準開度を全開に設定した場合には、ここで言う開状態は、全開に維持されている状態に対応するものとする。また、基準開度を全閉に設定した場合には、ここでいう閉状態は、全閉に維持されている状態に対応するものとする。
【００１６】
（システム同定部１２）
システム同定部１２は、過去の入出力に関する時系列データに基づいて、後述する式（１）及び（２）のパラメータθ1、θ2、a、bを決定し、ＰＷＡＲＸモデルの同定を行う。同定は、過去の入力データである指示電圧及び出力データであるセンサ電圧を、過去の時系列データとして用いることにより行う。時刻kにおける指示電圧をu(k)、センサ電圧をy(k)とする。時刻kを現在時刻とすると、これらの過去の時系列データは、u(k-1)，u(k-2)，・・・、y(k-1),y(k-2)，・・・で表される。これら過去の時系列データは、制御装置にバッファリングされているものとする。
【００１７】
過去の時系列データに基づくエンジン特性がＰＷＡＲＸモデルに従うと仮定すると、指示電圧とセンサ電圧との関係は次式（１）及び（２）で表される。
【数１】
2010190202.tif 000003
上式（１）がスロットルバルブの開状態に対応し、上式（２）がスロットルバルブの閉状態に対応するものとする。上式（１）及び（２）において、e(k)は式誤差である。また、右肩の添え字「T」は転置行列を意味する。また、x(k)は回帰ベクトルであり、過去の指示電圧及びセンサ電圧を用いて、
x(k)=[y(k-1)  ・・・  y(k-ny)   u(k-1)  ・・・  u(k-nu)]T      ・・・（３）
により与えられる。上式（３）において、kは、k=1,2,・・・,Nの離散時刻の値であり、Nはデータ数である。また、自然数ny,nuは、それぞれモデルを記述するために必要な過去の時系列データの個数を表す。また、θ1及びθ2は、これらのモデルを規定する未知のパラメータである。
【００１８】
また、上式（１）及び（２）に示すように、開状態と閉状態とは、回帰ベクトル空間上における分離超平面で分割されるものとする。分離超平面は、これら２つの状態の境界であり、次式（４）で表される。
aTx(k)＋b=0      ・・・（４）
上式（４）において、a及びbは、分離超平面を規定する未知のパラメータである。
【００１９】
データクラスタリング部２２は、システム同定部１２内に構成されている。データクラスタリング部２２は、過去の時系列データを、開状態に対応する開状態クラスタC1又は閉状態に対応する閉状態クラスタC2に分類するように構成されている。
【００２０】
分類は、まず、観測データベクトルzk=(xT(k)  yT(k)）Tを定義する。そして、この観測データベクトルzkのN個の観測データz1，・・・，zNが、開状態及び閉状態に対応する正規分布からなる混合正規分布に従うと仮定する。
【００２１】
混合正規分布は、パラメータΦ=(α1，α2，μ1，μ2，Σ1，Σ2)を用いて次式（５）のように表される。
【数２】
2010190202.tif 000004
上式（５）において、α1、α2は、混合正規分布の混合割合であり、α1，α2≧0，α1+α2=1の関係を満たす。また上式（５）〜（７）において、μ1，μ2は、開状態、閉状態のそれぞれに対応する正規分布の平均ベクトルを示す。同様に、Σ1、Σ2は、それぞれに対応する正規分布の共分散行列を示す。添え字「nz」は、観測データベクトルzkの次元数を示す。さらにdetΣは、Σの行列式を示し、行列の右肩の添え字「-1」は逆行列を意味する。
【００２２】
混合正規分布のパラメータΦは最尤推定法により求めることができる。尤度関数
【数３】
2010190202.tif 000005
を最大化するパラメータΦは、ＥＭアルゴリズムを用いることにより推定することができる。ＥＭアルゴリズムによれば、パラメータΦを反復的に計算することができる。
【００２３】
求めたパラメータΦは、観測データの分類に用いられる。ここで、観測データが開状態クラスタC1に帰属する帰属確率をα1p1(zk;Φ)、閉状態クラスタC2に帰属する帰属確率をα2p2(zk;Φ)とする。観測データの分類は、得られた帰属確率がより高い部分分布に対応するクラスタに対応させることにより行われる。すなわち、α1p1(zk;Φ)≧α2p2(zk;Φ)のデータを開状態クラスタC1に、α1p1(zk;Φ)＜α2p2(zk;Φ)のデータを閉状態クラスタC2に分類する。これにより、離散時刻k=1,2,・・・,Nに対応する観測データがそれぞれのクラスタに分類できる。
【００２４】
分離超平面推定部２４は、データクラスタリング部２２同様、システム同定部１２内に構成されている。分離超平面推定部２４は、開状態と閉状態とを分割する回帰空間上の分離超平面のパラメータを推定するように構成されている。上式（４）により与えられる分離超平面のパラメータa,bは、ソフトマージンサポートベクターマシンを利用することにより推定できる。
【００２５】
サポートベクターマシンは、与えられたデータが２つのクラスのどちらに属するかを判断することのできるアルゴリズムであり、全てのサンプルデータに対して正しいクラスが存在する（線形分離可能）ときに成立する超平面のパラメータa,bを調整する方法である。しかし、このような線形分離を実現する超平面は、１つに決まらない。そこで、超平面から各クラスまでの距離をマージン（1/||a||）とし、このマージンを最大にするように超平面のパラメータa,bを決定する。
【００２６】
ここで、全てのサンプルデータに対して常に正しいクラスが存在するとは限らない（線形分離可能でない）。このような場合には、サポートベクターマシンに分類誤差項を導入したソフトマージンサポートベクターマシンを利用する。すなわち、データが超平面を超えて反対側のクラスに入ってしまった場合に、その超えた距離νの総和を最小限にするように超平面のパラメータa,bを調整する。ソフトマージンサポートベクターマシンを利用すれば、パラメータa,bは、次式（８）に示す２次最適化問題を解くことにより推定できる。
【数４】
2010190202.tif 000006
このように推定されたパラメータa,bは、制御装置に記憶される。
【００２７】
システムパラメータ推定部２６も、データクラスタリング部２２同様、システム同定部１２内に構成されている。システムパラメータ推定部２６は、データクラスタリング部２２で分類した離散時刻に対応するデータを用いて、パラメータθ1及びθ2を推定するように構成されている。パラメータθ1,θ2は、次式（９）及び（１０）により推定できる。
【数５】
2010190202.tif 000007
上式（９）及び（１０）において、N1,N2は、それぞれのクラスタC1,C2に含まれるデータ数を示す。このように推定されたパラメータθ1^,θ2^は、制御装置に記憶される。
【００２８】
以上により、システム同定部１２では、スロットルバルブの開状態と閉状態とで同定式が切り替わるＰＷＡＲＸモデルの同定が行われる。まとめると、現在時刻を時刻kとすると、時刻kにおけるセンサ電圧の推定値y^(k)は、時刻k-1までの指示電圧及びセンサ電圧のデータ履歴に基づいて推定したパラメータθ1^,θ2^、を用い、次式（１１）及び（１２）のように記述される。尚、ここで使用した添え字「^」は、推定値を表すものとする。
【数６】
2010190202.tif 000008
【００２９】
（センサ電圧推定部１４）
センサ電圧推定部１４は、パラメータa,b及び上式（３）を用い、現在のスロットルバルブが開状態であるか、或いは閉状態であるかを推定し、その推定結果と、上式（１１）又は（１２）を用いてセンサ電圧の推定値y^(k)を推定するように構成されている。
【００３０】
具体的には、先ず、時刻k-1までの入出力データ履歴により推定したパラメータa,bと、このデータ履歴から生成した回帰ベクトルx(k)とから、aTx(k)＋bを演算する。そして、aTx(k)＋b≧0であれば、センサ電圧推定部１４は、現在のスロットルバルブが開状態であると推定し、開閉状態予測フラグi^(k)=1が制御装置にバッファリングされる。一方、aTx(k)＋b＜0であれば、センサ電圧推定部１４は、現在のスロットルバルブが閉状態であると推定し、開閉状態予測フラグi^(k)=0が制御装置にバッファリングされる。この開閉状態予測フラグi^(k)と、上式（１１）又は（１２）を用いて、時刻kにおけるセンサ電圧の推定値y^(k)を推定する。推定したy^(k)は、制御装置にバッファリングされる。
【００３１】
（距離演算部１６）
距離演算部１６は、パラメータa,b及び上式（３）を用い、dk=|aTx(k+1)＋b|を演算するように構成されている。このdkは、時刻kの入出力データが式（４）で示される分離超平面からどの程度離れているかを示す距離に相当する。この距離は、具体的に、次のとおり演算される。まず、時刻k-1までの入出力データ履歴に時刻kの入力データu(k)及び時刻kの出力データの推定値y^(k)を加え、回帰ベクトルx(k+1)を生成する。そして、この回帰ベクトルx(k+1)と、時刻k-1までの入出力データ履歴により推定したパラメータa,bとから、dk=|aTx(k+1)＋b|を演算する。演算したdkは、制御装置にバッファリングされる。
【００３２】
（ハンチング領域判定部１８）
ハンチング領域判定部１８は、距離演算部１６で演算した距離に基づいて、スロットルバルブがハンチング領域にあるか否かの判定を行うように構成されている。
【００３３】
ハンチング領域にあるか否かの判定にあたっては、距離演算部１６で離散時刻k,k+1,・・・に対応する距離dk,距離dk+1,・・・が演算されていることを前提とする。この前提の下、ハンチング領域判定部１８で、これらの距離と、所定の閾値とが一定時間に渡って比較される。そして、この比較結果により、ハンチング領域にあるか否かが判定される。上述したように、距離dkは、時刻kの入出力データが式（４）で示される分離超平面からどの程度離れているかを示すものである。ところで、この距離dkが小さい、即ち、時刻kの入出力データが分離超平面に近い場合には、時刻kの入出力データがスロットルバルブの開状態及び閉状態の境界に近いことを意味する。また、時刻kの入出力データが分離超平面に近い場合には、スロットルバルブが開状態と閉状態とを交互に繰り返す状態である可能性が高いことを意味する。したがって、本発明では、距離dk,距離dk+1,・・・が一定時間継続して閾値未満となる場合には、ハンチング領域にあると判定することとしている。
【００３４】
（指示電圧決定部２０）
指示電圧決定部２０は、ハンチング領域判定部１８でハンチング領域にあると判定された場合に、ハンチング領域を回避する指示電圧を決定するように構成されている。
【００３５】
上述したように、時刻kの入出力データから生成される回帰ベクトルx(k+1)は、分離超平面から距離dkの位置に存在する。ここで、この回帰ベクトルx(k+1)を時間微分したベクトルをx’(k+1)とする。このベクトルx’(k+1)は、換言すれば、回帰ベクトルx(k+1)の速度ベクトルである。このベクトルx’(k+1)を図２に示す。ベクトルx’(k+1)は、分離超平面から距離dkの位置に存在するとともに、分離超平面の法線ベクトルaTと一定の角度θ（０≦θ＜１８０°）をなす。
【００３６】
図２に示す角度θについては、次式（１３）の関係式が成立する。
aT・x’(k+1)=||aT||||x’(k+1)||cosθ      ・・・（１３）
ここで、角度θがθ＞９０°を満たす関係の場合には、ベクトルx’(k+1)が分離超平面に向かう方向となる。これは、次の時刻k+1の回帰ベクトルx(k+2)が、回帰ベクトルx(k+1)と異なる回帰ベクトル空間に存在する可能性が高いことを示している。一方、角度θが０≦θ≦９０°を満たす関係の場合には、ベクトルx’(k+1)を延長したとしても分離超平面と交わることがない。これは、時刻k+1の回帰ベクトルx(k+2)が、回帰ベクトルx(k+1)と同一の回帰ベクトル空間に存在する可能性が高いことを示している。
【００３７】
このため、ハンチング領域であると判定された場合には、その回帰ベクトルと同じ状態空間に存在する回帰ベクトルであって、その時間微分ベクトルと、分離超平面の法線ベクトルとのなす角度θが０≦θ≦９０°となるようなものを選択する。そして、選択した回帰ベクトルを構成する指示電圧をスロットルバルブに入力する。こうすることで、回帰ベクトルの次元でハンチング領域からの回避を図ることが可能となる。回帰ベクトルの選択は、例えば、過去の入出力データから生成した回帰ベクトルを用いることが挙げられる。これにより、過去のデータを有効に活用してハンチング領域からの回避を実現できる。
【００３８】
また、指示電圧の変更に伴いスロットルバルブの開度が強制的に変更させられるため、トルクが大幅に増加あるいは減少する場合がある。このため、例えば、回転変動や吸気管圧力変動が予め設定した閾値以上に発生した場合には、回帰ベクトルを再度選択する。再選択する回帰ベクトルは、変更前の回帰ベクトルと同じ状態空間に存在する回帰ベクトルであって、分離超平面とのなす角度が変更前の回帰ベクトルよりも９０°に近いものである。こうすることで、指示電圧の変更に伴うトルクの大幅な変動を緩和できる。したがって、トルクの大幅な変動に起因するドライバビリティの悪化を抑制できる。
【００３９】
[実施の形態における具体的処理]
次に、図３を参照して本実施形態において実行されるハンチング領域回避ルーチンを説明する。図３に示すルーチンによれば、まず、ハンチング領域にあるか否かが判定される（ステップ１００）。上述の通り、ハンチング領域判定部１８では、分離超平面からの距離を離散時刻ごとに演算し、閾値と比較することでハンチング領域にあるか否かを判定している。そして、ハンチング領域にないと判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００４０】
一方、ハンチング領域にあると判定された場合（ここでは、時刻kとする。）には、その次の時刻k+1における回帰ベクトルとしてx(k-n1)を選択する（ステップ１０２）。ここで、回帰ベクトルx(k-n1)は、回帰ベクトルx(k)と同一のクラスタに分類された過去（時刻k-n1）の入出力データから生成される。
【００４１】
続いて、回帰ベクトルx(k-n1)の時間微分ベクトルx’(k-n1)と、分離超平面のなす角度θについて、｛aT・x’(k-n1)｝/｛||aT||||x’(k-n1)||｝≧０を満たすか否かが判定される（ステップ１０４）。上述したように、指示電圧決定部２０では、０≦θ≦９０°を満たすような回帰ベクトルとしてx’(k-n1)が選択される。換言すれば、式（１３）を変形したcosθがcosθ≧０を満たす関係にあれば、０≦θ≦９０°を満たすことが可能となる。したがって、cosθ≧０を満たす場合には、この回帰ベクトルx’(k-n1)を構成する指示電圧u(k-n1)がスロットルバルブに入力される（ステップ１０６）。一方、cosθ≧０を満たさない場合には、ステップ１０４に戻り、再度回帰ベクトルを選択する。
【００４２】
ステップ１０６に続いて、吸気管圧力の差が演算される（ステップ１０８）。上述したように、指示電圧の変更に伴いトルク変動が生じる場合がある。したがって、本ステップで指示電圧変更前後の吸気管圧力の差ΔP=|Pk+1-Pk|が演算される。続いて、演算したΔPが予め設定した閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップ１１０）。そして、ΔPが予め設定した閾値よりも大きい場合、トルクの変動が許容範囲にあると判断できる。このため、本ルーチンは終了する。
【００４３】
一方、ΔPが予め設定した閾値よりも大きい場合、トルクの変動が大きいと判断できる。このため、次の時刻k+2における回帰ベクトルとしてx(k-n2)を選択する（ステップ１１２）。この回帰ベクトルx(k-n2)は、回帰ベクトルx(k-n1)と同一のクラスタに分類された過去（時刻k-n2）の入出力データから生成されたものである。続いて、｛aT・x’(k-n1)｝/｛||aT||||x’(k-n1)||｝＞｛aT・x’(k-n2)｝/｛||aT||||x’(k-n2)||｝を満たすか否かが判定される（ステップ１１４）。上述したように、式（１３）からcosθが導出できる。このため、それぞれの回帰ベクトルについて成立するcosθを演算する。ここで、回帰ベクトルx’(k-n1)と分離超平面とのなす角度をθn1とし、回帰ベクトルx’(k-n2)と分離超平面とのなす角度をθn2とすると、それぞれcosθn1=｛aT・x’(k-n1)｝/｛||aT||||x’(k-n1)||｝、cosθn2=｛aT・x’(k-n2)｝/｛||aT||||x’(k-n2)||｝と表すことができる。ところで、トルクの大幅な変動を解消するためには、分離超平面とのなす角度がより９０°に近いものに変更すればよい。このため、cosθn1＞cosθn2を満たすようなθn2を選択すればよいことになる。
【００４４】
cosθn1＞cosθn2を満たす場合には、この回帰ベクトルx’(k-n2)を構成する指示電圧u(k-n2)がスロットルバルブに入力される（ステップ１１６）。一方、cosθn1＞cosθn2を満たさない場合には、ステップ１１２に戻り、再度回帰ベクトルを選択する。
【００４５】
以上説明した図３に示すルーチンによれば、ハンチング領域であると判定された場合に、回帰ベクトルの次元でハンチング領域からの回避を図ることができる。また、ハンチング領域からの回避を図るに際し、トルクの大幅な変動に起因するドライバビリティの悪化を抑制できる。
【００４６】
尚、上述した実施の形態においては、データクラスタリング部２２において、混合正規分布のパラメータΦを推定し、上式（５）を特定することにより前記第１の発明における「確率分布特定手段」が、データクラスタリング部２２において、観測データの分類を行うことにより前記第１の発明における「データ分類手段」が、分離超平面推定部２４において、分離超平面のパラメータa,bを推定し、上式（４）を特定することにより前記第１の発明における「境界条件特定手段」が、システムパラメータ推定部２６において、パラメータθ1^,θ2^を推定し、上式（１１）及び（１２）を特定することにより前記第１の発明における「第１規則特定手段」及び「第２規則特定手段」が、センサ電圧推定部１４において、aTx(k)＋bを演算し、スロットルバルブが開閉状態を推定することにより前記第１の発明における「区分推定手段」が、スロットルバルブの開閉状態と、上式（１１）又は（１２）を用いてセンサ電圧の推定値y^(k)を推定することにより、前記第１の発明における「センサ電圧推定手段」が、距離演算部１６において、離散時刻毎に回帰ベクトルを生成して距離dkを演算することにより前記第１の発明における「距離演算手段」が、それぞれ実現されている。また、制御装置が図３のステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「ハンチング条件判定手段」が、同ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「データ選択手段」が、同ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「方向条件判定手段」が、同ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「指示電圧決定手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００４７】
１０    診断装置
１２    システム同定部
１４    センサ電圧推定部
１６    距離演算部
１８    ハンチング領域判定部
２０    指示電圧決定部
２２    データクラスタリング部
２４    分離超平面推定部
２６    システムパラメータ推定部
【図１】
2010190202.tif 000009
【図２】
2010190202.tif 000010
【図３】
2010190202.tif 000011